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[infowar.de] Pentagon fördert Forschung für Gehirn-Prothesen



Infowar.de, http://userpage.fu-berlin.de/~bendrath/liste.html
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Siehe letzter Absatz. Das ist dann der nächste Schritt in der
Mensch-Maschine-Kopplung. Hat nur 50 Jahre gedauert vom Psychoacoustic
Laboratory am MIT bis hierher.
RB

http://www.telepolis.de/deutsch/inhalt/lis/14371/1.html 

Chip als Ersatz für Gehirnareal

Florian Rötzer   13.03.2003 

Kalifornische Wissenschaftler haben die erste Neuroprothese entwickelt, 
mit der sich der Hippocampus ersetzen lassen soll 

Für manche ist es eine Vision, nicht nur den Körper, sondern auch das 
Gehirn durch Technologien zu ergänzen, zu verbessern oder gar zu 
ersetzen. Für viele wäre es ein Traum, ihre Behinderung oder Krankheit 
mit technischen Prothesen zu überwinden. Einen großen Schritt auf dem 
Weg zu einer neurotechnologischen Prothese, mit der sich ein 
Gehirnareal ersetzen lässt, hat offenbar Theodore Berger vom Center for 
Neural Engineering [1] an der University of Southern California 
realisiert. 

Der Hippocampus, der unterhalb des Cortex im Temporallappen liegt und 
eher wie ein Widderkopf mit zwei Hörnern als ein Seepferdchen aussieht, 
ist für die Gedächtnisbildung mit verantwortlich - und zwar bei 
Menschen für Inhalte des deklarativen Langzeitgedächtnisses, die im 
Schläfenlappen gespeichert werden. Bei Tieren scheint er dafür 
verantwortlich sein, bestimmte Signale im Hinblick auf bestimmte 
Kontexte einzuordnen. Neben diesem Kontextlernen ist er auch für 
räumliche Orientierung zuständig. 

Berger sagt, dass der Hippocampus das geordneste und bekannteste 
Gehirnareal sei, weswegen er in seinen Funktionen auch am leichtesten 
zu reproduzieren wäre. Er habe zudem lediglich die Aufgabe, Erfahrungen 
im Langzeitgedächtnis anderswo im Gehirn abzuspeichern. "Wenn man 
seinen Hippocampus verliert, so büßt man nur das Vermögen ein, neue 
Erinnerungen zu speichern." Deswegen seien Experimente mit einer 
Hippocampus-Prothese relativ unbedenklich, während die Wirkung gut 
nachgewiesen werden könne: Kann jemand mit der Prothese wieder neue 
Erinnerungen abspeichern, dann funktioniere auch alles wieder. 
Allerdings ist der Hippocampus auch etwa für das Erkennen von 
Gesichtern, für räumliches Lernen und Orientieren und andere kognitive 
Leistungen, so dass Berger hier doch eine Vereinfachung vielleicht als 
vorsorgende Beruhigung vornimmt, um leichter mit der Neuroprothese 
experimentieren zu können. 

Berger und sein Team haben, wie New Scientist berichtet, in 
zehnjähriger Forschungsarbeit nun einen ersten künstlichen Hippocampus 
gebaut, der als ersetzende Gehirnprothese arbeiten soll. Im Unterschied 
zu neurotechnologischen Schrittmachern oder zu anderen 
neurotechnologischen Prothesen, die neuronale Informationen etwa über 
ein künstliches Auge [2], eine Netzhautprothese [3] oder ein 
Cochlea-Implantat durch Stimulation weiter leiten oder die neuronale 
Signale zur Steuerung etwa eines Roboterarms [4] oder eines Cursors [5] 
ableiten, soll der künstliche Hippocampus all das machen, was auch sein 
biologisches Vorbild ausführt. 

Das aber ist nicht einfach, denn auch wenn man den Hippocampus und 
seine neuronalen Schaltkreise gut kennt, weiß man nicht genau, wie 
Informationen von diesem gespeichert werden. Zur Herstellung eines 
mathematischen Modells wurde daher sein Verhalten kopiert. Der 
Hippocampus von Ratten wurde in Schnitte zerlegt und jeweils 
millionenfach elektrisch stimuliert, um so festzustellen, welcher 
Output welchem Input entspricht. Daraus wurde dann das Verhalten des 
gesamten Hippocampus unter allen Bedingungen modelliert. 

Das mathematische Modell wurde schließlich auf einem Chip aufgebracht, 
der über zwei Elektrodenbündel als Ein- und Ausgang mit dem Gehirn 
verbunden wird und so den beschädigten Hippocampus überbrücken soll. 
Geplant ist nun, die Prothese zunächst wieder an lebendigen 
Gehirnproben von Ratten zu testen, um schließlich die Chips in die 
Gehirne von Ratten und dann auch von Affen, die für 
Gedächtnisleistungen trainiert wurden, zu implantieren. 

Sollte die Prothese funktionieren und sich als sicher erweisen, dann 
könnten auch Tests mit Menschen beginnen. Auch hier versucht Berger 
gleich wieder einmal zu beruhigen: Bei der Implantierung der Prothese 
werde zwar auch gesundes Gehirngewebe zerstört, aber das sollte das 
Gedächtnis der Patienten nicht weiter beeinträchtigen: "Das wäre nicht 
anders als beim Entfernen von Gehirntumoren." Dabei aber spielt 
durchaus eine Rolle, wo und wieviel Gehirngewebe entnommen wird. Beim 
Menschen soll der Chip nicht direkt an die Stelle des Hippocampus im 
Gehirn implantiert, sondern am Schädel angebracht werden, so dass nur 
die Elektrodenstränge ins Gehirn führen. 

Völlig unklar ist freilich, wie solche implantierten Neuroprothesen, 
auch wenn sie angeblich nur eine genau eingrenzbare Funktion ersetzen 
sollen, sich langfristig auf die Persönlichkeit oder auch nur auf die 
Art dessen auswirken, wie das Gedächtnis funktioniert. Skeptisch sind 
hier auch Experten: Wissenschaftliche Sensation auf einem 
Quadratmillimeter [6]. Der Ethiker Joel Anderson von der Washington 
University etwa merkt an, dass ein Problem allein auch schon durch die 
notwendige Zustimmung des Patienten entstehen könnte. Die Personen, bei 
denen der Hippocampus beschädigt oder zerstört ist, können keine neuen 
Gedächtnisinhalte erzeugen. Haben sie also einem 
Hippocampus-Transplantat zugestimmt, dann wissen sie das bald nicht 
mehr: "Wenn jemand keine neuen Gedächtnisinhalte bilden kann", so 
Anderson, "in welchem Umfang kann er dann sein Einverständnis geben, 
dieses Implantat zu erhalten?" 

Finanziert wurde die Forschungsarbeit übrigens nicht nur von der 
National Science Foundation, sondern auch vom Office of Naval Research 
und der Darpa. Beim Militär denkt man schließlich nicht nur darüber 
nach, wie man den Soldaten der Zukunft technisch durch "Augmented 
Cognition" verbessern ( Stets zu Diensten [7]), sondern ihn auch 
ersetzen könnte ( Denn sie sollen wissen, was sie tun [8]). 
Neurotechnologien sind dafür interessant. 

Links 

[1] http://www.usc.edu/dept/engineering/CNE/
[2] http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/co/5691/1.html
[3] http://www.heise.de/tp/deutsch/special/leb/8323/1.html
[4] http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/lis/4259/1.html
[5] http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/lis/12084/1.html
[6] http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/lis/14209/1.html
[7] http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/lis/13913/1.html
[8] http://www.heise.de/tp/deutsch/special/robo/13680/1.html

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